在中國科學(xué)院、科技部、國家自然科學(xué)基金委的大力支持下,化學(xué)研究所有機(jī)固體院重點實驗室的科研人員與上海有機(jī)化學(xué)研究所、英國劍橋大學(xué)、澳大利亞莫納什大學(xué)、澳大利亞光源和美國SLAC加速器實驗室的科研人員合作,在高性能半導(dǎo)體材料與器件方面取得系列進(jìn)展,相關(guān)結(jié)果分別發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. (2013, 135, 2338); Adv. Mater. (2013, 25, 1401); Adv. Mater. (2013, 25, 313)上。
在化學(xué)所有機(jī)固體院重點實驗室與上海有機(jī)化學(xué)研究所有機(jī)功能材料化學(xué)實驗室前期在n-型有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件研究的基礎(chǔ)上(J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3697; Adv. Mater. 2011, 24, 2448; Chem. Mater. 2011, 23, 1204; Org. Lett. 2012, 14, 292),相關(guān)科研人員對系列n型材料的薄膜聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、分子堆積及器件性能等進(jìn)行了深入研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),烷基鏈分支點位置的細(xì)微變化對器件的性能有巨大的影響,并研究了該類分子的烷基鏈分支點位置、分子間的相互作用、薄膜狀態(tài)下的分子堆積和器件性能之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,科研人員采用溶液法制備了高性能n型有機(jī)薄膜晶體管(OTFT),器件的電子遷移率達(dá)到3.5 cm2 V-1 s-1,該性能是目前國際上同類器件的最優(yōu)結(jié)果,相關(guān)結(jié)果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. (2013, 135, 2338)上。
器件的多功能性質(zhì)研究對OTFT的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用具有決定性影響。相關(guān)科研人員開發(fā)了簡單有效的有機(jī)超薄膜旋涂制備方法,基于該方法構(gòu)建了多種單分子層、雙分子層和少數(shù)分子層的超薄膜OTFT,并成功利用n型超薄膜器件構(gòu)建了高靈敏度氨氣傳感器,靈敏度較普通薄膜OTFT提高了一個量級。該工作對于促進(jìn)OTFT的多功能應(yīng)用具有重要意義。相關(guān)結(jié)果以內(nèi)封面形式發(fā)表在Adv. Mater. (2013, 25, 1401)上。
基于在有機(jī)場效應(yīng)晶體管性能和功能研究方面的工作基礎(chǔ),化學(xué)所有機(jī)固體院重點實驗室的科研人員應(yīng)邀以Multi-functional Integration of Organic Field-Effect Transistors (OFETs):Advances and Perspectives為題撰寫了綜述文章,全面總結(jié)前人和本實驗室的工作,詳細(xì)闡述了OTFT的功能、應(yīng)用及實現(xiàn)器件多功能集成的策略,文章發(fā)表在Adv. Mater. 最近出版的Gated Systems for Multifunctional Optoelectronic Devices專刊中(Adv. Mater. 2013, 25, 313)。
圖1 材料的分子結(jié)構(gòu)、薄膜結(jié)晶度與器件性能關(guān)系曲線以及高性能器件的輸出與轉(zhuǎn)移曲線
圖2 柔性透明超薄膜OTFT的照片,超薄膜器件的傳感工作曲線及當(dāng)期內(nèi)封面
圖3 OTFT多功能應(yīng)用示意圖
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